Os órgãos envelhecem a ritmos diferentes: em breve, uma análise ao sangue poderá indicar quais são
Algumas pessoas parecem mais jovens, outras mais velhas do que realmente são. Mas por que razão isso acontece e o que se passa, na verdade, no interior do corpo?
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Os «relógios tecidulares» baseados em IA conseguem estimar a idade biológica dos órgãos humanos a partir de imagens histológicas, como demonstraram investigadores do Centro de Investigação em Medicina Molecular (CeMM) da Academia Austríaca de Ciências e do Instituto Ludwig Boltzmann de Medicina em Rede (LBI-NetMed) da Universidade de Viena. Ao analisar mais de 25 000 amostras de tecido de 40 tipos diferentes, o seu estudo revela que os órgãos envelhecem a ritmos diferentes ao longo da vida e que estas alterações podem até ser detetadas a partir de amostras de sangue. As conclusões, publicadas na revista *Nature Medicine*, fornecem um novo quadro para compreender o envelhecimento e podem abrir novos caminhos para a monitorização de doenças e o diagnóstico precoce.
Algumas pessoas parecem envelhecer mais lentamente do que outras, parecendo e agindo como se tivessem 45 anos aos 60. Outras parecem ter-se adiantado ao calendário. Mas por que razão acontece isso e o que se passa realmente no interior do corpo? Será que o fígado envelhece de forma diferente do cérebro? E será possível medir a diferença entre a idade indicada no passaporte e a idade biológica de cada órgão?
Ao combinar inteligência artificial com uma das maiores coleções mundiais de imagens de tecido humano, um novo estudo liderado por André Rendeiro, investigador principal do CeMM e da LBI-NetMed, e co-autoria principal de Ernesto Abila, Iva Buljan e Yimin Zheng, dá um grande passo para responder a estas questões. Enquanto estudos anteriores se centraram principalmente em alterações moleculares, tais como a metilação do ADN ou a expressão génica, a equipa examina como a própria arquitetura dos tecidos se altera ao longo do tempo.
Um diário silencioso do tempo
Para tal, os investigadores recorreram ao Projeto Genotype-Tissue Expression (GTEx), que recolheu amostras de tecido de 983 indivíduos, abrangendo 40 tipos diferentes de tecido, desde o cérebro e o coração até aos pulmões, pâncreas, pele e intestino. Estas foram transformadas em fotografias digitais de alta resolução de secções de tecido, cada uma revelando a arquitetura microscópica do órgão em questão. A escala é impressionante: 25 712 imagens, representando cerca de 480 milhões de mosaicos de imagem individuais, analisadas com modelos de visão de última geração.
Descobriram que a arquitetura dos órgãos mantém um diário silencioso do tempo: mesmo sem ensinar explicitamente a IA sobre isso, a idade revelou-se o fator mais determinante na aparência dos tecidos em todos os 40 tipos de tecido. Com base nisto, a equipa de investigação desenvolveu os chamados «relógios de tecido» — modelos preditivos que estimam a idade biológica de uma pessoa a partir da aparência do seu tecido, para cada órgão de forma independente.
Estes relógios alcançaram um erro médio de previsão de apenas 4,9 anos e superaram as estimativas de envelhecimento existentes baseadas no ADN na deteção de patologias específicas dos tecidos. É importante referir que a idade biológica prevista estava fortemente associada a marcadores conhecidos do envelhecimento, incluindo o encurtamento dos telómeros, a patologia dos tecidos e o número de doenças crónicas que um indivíduo apresentava.
«Os nossos tecidos contêm um registo notavelmente detalhado do processo de envelhecimento», afirma André Rendeiro, investigador principal do CeMM e autor correspondente do estudo. «Ao combinar imagens histológicas com inteligência artificial, conseguimos detetar padrões de envelhecimento biológico que são invisíveis ao olho humano e começamos a compreender como o envelhecimento se desenrola de forma diferente em todo o corpo.»
Um ritmo diferente para cada órgão
A análise revelou que o envelhecimento não ocorre de forma uniforme: alguns tecidos, como o pulmão, o rim, o pâncreas e a glândula adrenal, apresentaram sinais de envelhecimento acelerado já entre os 20 e os 40 anos. Outros seguiram trajetórias mais complexas, com picos de envelhecimento acelerado a surgirem mais tarde na vida. O útero apresentou uma alteração particularmente marcante por volta da idade da menopausa. Os investigadores identificaram também fortes ligações entre o envelhecimento específico de cada tecido e condições médicas ou fatores associados ao estilo de vida. Por exemplo, a insuficiência renal esteve associada a sinais de envelhecimento acelerado em vários tecidos, enquanto a diabetes apresentou efeitos pronunciados no pâncreas.
«O que se destaca é a forma diferente como cada órgão envelhece e como isso se reflete na arquitetura dos tecidos», afirma Ernesto Abila, coautor principal do estudo. «A aprendizagem profunda permite-nos interpretar estes padrões espaciais, captando o envelhecimento como uma remodelação arquitetónica, e não apenas como uma deriva molecular.» Embora os relógios dos tecidos tenham captado o ritmo normal de envelhecimento nos diferentes órgãos, também destacaram casos atípicos — indivíduos cujos tecidos apresentavam alterações estruturais pronunciadas antes da sua idade cronológica.
No entanto, nem sempre é possível recolher amostras de tecido. Ao associar perfis de expressão genética baseados no sangue às diferenças de idade tecidular derivadas da análise histológica dos mesmos indivíduos, os investigadores criaram indicadores da idade biológica específica de cada tecido a partir apenas de amostras de sangue. «Trata-se de um salto conceptual: utilizar a linguagem do envelhecimento tecidular, aprendida a partir de imagens, e traduzi-la em algo legível a partir de uma colheita de sangue de rotina», explica a coautora principal Iva Buljan.
As amostras de sangue revelam padrões de envelhecimento
Estes indicadores baseados no sangue identificaram com sucesso padrões de envelhecimento associados a várias doenças, incluindo a doença de Alzheimer, a doença de Crohn, a fibrose cística, a vasculite, a diabetes e o AVC. Na doença de Alzheimer, por exemplo, o sinal de envelhecimento mais forte foi detetado especificamente no cérebro, enquanto a doença de Crohn revelou um envelhecimento acelerado em todo o trato gastrointestinal.
«Este estudo destaca que o envelhecimento não é simplesmente uma questão de tempo cronológico», afirma Yimin Zheng, o terceiro coautor principal do estudo. «Os diferentes órgãos envelhecem de formas distintas, e estes processos parecem ser moldados tanto por fatores sistémicos como por fatores específicos dos tecidos.» As descobertas sugerem que a arquitetura dos tecidos integra muitas das alterações moleculares e fisiológicas associadas ao envelhecimento e à doença. No futuro, tais abordagens poderão contribuir para diagnósticos minimamente invasivos que monitorizem a saúde dos órgãos e a progressão da doença através de análises ao sangue.
O estudo demonstra também o potencial crescente da inteligência artificial na investigação em patologia e envelhecimento. Ao interligar imagens de tecidos, expressão genética e dados clínicos em grande escala, o trabalho proporciona uma visão abrangente de como o envelhecimento se manifesta em todo o corpo humano.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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